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초음파 가진에 의한 표면저항 감소 = Reduction of skin friction by ultrasonic forcing
서명 / 저자 초음파 가진에 의한 표면저항 감소 = Reduction of skin friction by ultrasonic forcing / 전영진.
저자명 전영진 ; Jeon, Young-Jin
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2007].
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MME 07052

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초록정보

An experimental study was performed to investigate the physics of a drag reduction which is caused by ultrasonic forcing on a turbulent boundary layer. Particle image velocimetry (PIV) was used to obtain the velocity field. Standard, iterative multi-grid, CBC(correlation based correlation) and window deformation PIV algorithm were validated and tested by synthetic images. This comparison test showed that deformation PIV algorithm has significant performance in the shear flow. CPM(computational preston method) was used to evaluate skin friction velocity. Only one ultrasonic transducer was used to vibrate the flat plate over which water was flowed. This vibration induced cavitation on a turbulent boundary layer. Blowing effects were observed near the transducer. In high power condition, blowing effects transferred to downstream with the distance from the wall. Streamwise velocity was reduced about 1~2% of $U_{\infty}$ within $y^{+}<700$ region. Skin friction was reduced 0 to 2.7% in test section, and the slope was still minus. In special condition such as power, skin friction was minimum, and it showed reasonable phenomena.

난류 경계층 내에 초음파 가진을 하였을 때, 항력이 줄어드는 현상에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 유동의 속도장을 구하기 위한 방법으로는 입자영상속도계(PIV;particle image velocimetrty)를 사용하였다. 균일 유동장, 전단 유동장을 모사한 가상 영상을 사용하여 기본, 계층적 순환법, CBC(correlation based correlation) 알고리즘, 윈도우 변형 알고리즘에 대한 검증 및 성능 시험을 수행하였다. 표면저항을 구하기 위해 CPM(computational preston method)을 사용하였다. 물이 흐르는 평판 반대편에 하나의 초음파 가진기를 사용하여 가진을 하였다. 이러한 가진에 의해 난류경계층 내에 캐비테이션 현상이 발생하였고, 이로 인해 분사효과가 초음파 가진기 바로 위 영역에서 관찰되었다. 출력이 상승할 경우 이러한 효과는 후류로 벽면과 일정한 거리를 두면서 전파되는 것이 관찰되었다. 주유동방향 속도는 $y^+$<700 영역에서 전체적으로 $U_\{infty}$의 1~2%가량 감소하였다. 표면저항은 전 실험 영역에서 0~2.7% 감소하였으며, 그 뒤로도 계속 감소하는 경향을 보인다. 출력과 같은 특정 조건을 조절할 경우 표면 저항은 최소가 되며, 이때의 유동장의 모습에서 그 원인을 찾을 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 07052
형태사항 v, 44 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Young-Jin Jeon
지도교수의 한글표기 : 성형진
지도교수의 영문표기 : Hyung-Jin Sung
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공,
서지주기 참고문헌 : p. 43-44
주제 초음파 가진
표면저항
항력감소
PIV
ultrasonic forcing
skin friction
drag reduction
PIV
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